泵房流道中改善前池水流流態(tài)措施

王 暉，侯振倫，王挺力

（太原理工大學，山西 太原 030024）

1 引言

循環(huán)水泵房進水流道設計模式是以安全可靠運行為前提，但是在具體的設計過程中，往往受到場地、資金、取水條件等因素的限制，使得循環(huán)水泵房進水流道不能按照相關的規(guī)定設計，影響了泵房流道內(nèi)的水流流態(tài)，不利于水泵高效、安全的運行，循環(huán)水泵房進水流道在運行時，為了保證流態(tài)平穩(wěn)、均勻、無漩渦的產(chǎn)生，往往需要通過在循泵房前池內(nèi)采取一些整流效能的措施，來改善水流流態(tài)。

2 消能措施

循環(huán)水泵房進水流道前池常見的整流效能措施有：改變前池入流擴散角；設置低坎、橫梁和分流立柱；利用導流板、導流墻、導流柵；采用壓水板。[1]

2.1 改變前池入流擴散角

前池擴散角指的是水流擴散后的流速方向與原流速方向的夾角。水流的擴散角與水流進口斷面的流速有很大的關系，流速越大水流的固有擴散角越小，當前池實際擴散角大于水流擴散角時，前池水流則會脫離邊壁，出現(xiàn)回流和旋渦。[2]

圖1 泵房流道回流現(xiàn)象示意圖

改變前池入流擴散角通常是改變前池的長度，延長前池的長度，相當于減小了前池的擴散角，使水流有充足的長度進行擴散、袒化，為進水流道提供穩(wěn)定的水流，保證泵站的正常運行。延長泵站前池的長度可以有效的緩解泵站前池水流不穩(wěn)定的現(xiàn)象，但是泵站取水過程中，取水量大，水流流速快，水流的固有擴散角就小，如果要保證前池為吸水室提供良好的水流流態(tài)，就需要進水前池足夠長，使水流分布均勻，然而前池長度的延長，必將會占用更多的空間、更多的施工費用，因此，這種整流措施往往是不被施工單位采用的。

2.2 設置低坎、橫梁和分流立柱

底坎、橫梁也是前池內(nèi)調(diào)整流態(tài)的一種常見措施，增設低坎、橫梁的位置一般在水流流速方向上，靠近入口的地方，其原理是通過底坎的挑流作用，造成坎后水流立面翻滾和平面水量交換，使坎后水流充分擴散紊動，從而消除回流等不良現(xiàn)象。

分流立柱在于破壞邊壁較強的脫流區(qū)并消除平面回流區(qū)，不僅可以有效的整流效能，還具有導流作用，在實際工程中，通常采用低坎、橫梁和分流立柱聯(lián)合使用，效果更佳。

圖2 分流立柱示意圖（陰影部分為立柱）

2.3 導流板、導流墻、導流柵

導流墻、導流板、導流柵通常是建立在入水口附近的用于引導水流的墻或板。它的作用可以有效消除前池壁面的脫流現(xiàn)象，也可防止過流斷面二次流的出現(xiàn)，抑制轉(zhuǎn)向水流的螺旋運動；導流體的設置，可以有效的分流導水，使水流平穩(wěn)，特別是當取水時，泵站不對稱開啟，有效地避免了水流的擺動、回流等不良水流現(xiàn)象；導流板、導流墻在消除邊壁脫流、回流等現(xiàn)象的同時，還能有效防止由于水流回流所造成的前程淤積問題。

圖3 導流墩示意圖

在實際工程中，由于導流板、導流墻是建立在泵站前池的，會有一定的施工難度和不便，而且在具體的施工過程中，設置導流體往往要很密或者較長的導流長度才能有較為明顯的整流效果，同時也增加了額外的水力損失。

2.4 壓水板

壓水板也是常見的前池效能措施，它的原理是，在水面通過增加壓水設施來強迫水流在縱向的運動，在這樣的水流運動過程中，水流翻滾，跳動，底流與面流相互交換，從而達到水流的效能。[4]

3 結(jié)束語

前池是泵站的重要組成部分，吸水室內(nèi)水流流態(tài)的好壞直接影響著泵能否正常、高效率的工作，而前池為吸水室提供著水流，前池水流流態(tài)成為了整個泵站的核心。在實際的工程中，由于場地、資金等限制，前池往往不能有足夠的長度，這就會造成前池流態(tài)不佳。前池整流效能措施在資源不充足的情況下，緩解了泵站前池水流流態(tài)不佳的問題，對提高水泵的運行效率，水泵的使用壽命，改善前池的沉砂淤積，降低施工成本具有非常重要的價值。

[1]熊保鋒.泵站進水流道水力模擬與研究.南京水利科學研究院，2009.

[2]成立.泵站水流運動特性及水力性能數(shù)值模擬研究.河海大學，2006.

[3]路曉如，佟宏偉，馮建剛.城市取水泵站進水池進水流態(tài)的改善.排灌機械，2007.

[4]徐燦華.壓水板/導流墩組合導流裝置的開發(fā)及其在SB泵站前池中的應用研究.中國市政工程，2001.